基于织物微纳多层结构设计的辐射制冷与红外隐身功能材料研究

本文创新性地采用溶液吹纺技术，在铜纳米颗粒(Cu NPs)修饰的棉织物表面沉积聚酰胺66(PA66)纤维，成功开发出具有辐射制冷和红外隐身功能的PCC复合材料。该材料通过Cu涂层的高反射率和PA66薄膜的本征吸收特性，在高温环境下实现96 W/m2的净辐射制冷功率，较原始棉布降温4°C。独特的复合结构兼具光散射和吸收效应，为军事防护装备提供了紫外线阻隔-红外隐身-辐射制冷的多功能一体化解决方案。

　　

Highlight

通过两步法成功制备PA66/Cu NPs/棉复合纺织品：原位水热生长Cu NPs后采用溶液吹纺技术喷涂PA66。形貌分析显示Cu NPs和PA66纤维均匀覆盖在棉织物表面，通过调节PA66浓度可控制纤维直径和多孔结构，有效散射太阳短波。

Materials

平纹棉织物（135 g/m²，经密570/10 cm，纬密280/10 cm）由武汉裕大华纺织有限公司提供。聚酰胺66（PA66，Zytel 101 L）购自杜邦公司。盐酸多巴胺（纯度98%）由Aldrich化学公司供应。二甲基胺甲基硼烷(DMAB)、二水氯化铜(CuCl₂·2H₂O)、乙二胺四乙酸(EDTA)和硼酸(H₃BO₃)购自上海国药集团化学试剂有限公司。所有化学试剂均为分析纯级别。

Characterization of PCC fabrics

通过SEM-EDS对织物样品进行表面形貌和元素组成表征。图2a显示原始棉纤维表面光滑具有天然扭曲，聚多巴胺涂层使纤维表面形成粗糙层（图2b）。在自聚合过程中，多巴胺氧化形成类似黑色素的聚多巴胺(PDA)。后续实验证实，这种结构显著增强了材料的光学性能。

Conclusion

总结而言，通过调控PA66纤维膜的微观结构，该复合材料展现出优异的太阳光反射和红外发射特性。冰融化实验验证了其卓越的辐射制冷性能，独特的结构设计为开发多功能户外防护纺织品提供了新思路。

CRediT authorship contribution statement

Chaoqing Pan：初稿撰写，数据整理；Li Lang：初稿撰写，课题指导，经费支持；Jianhua Ran：方法建立，实验操作；Xiaoning Tang：验证实验；Deshan Cheng：文稿修订，经费支持；Guangming Cai：课题指导，概念设计；Xin Wang：文稿修订，概念设计。

Declaration of competing interest

作者声明本文发表不存在利益冲突。

Acknowledgement

本研究得到江西省自然科学基金（20232BAB204028）、国家市场监督管理总局科技计划项目（2022MK084，2024MK182）、湖北省教育厅哲学社会科学研究项目（23Z273）、教育部优秀中华传统文化传承基地开放项目（HXJD2024A09）等资助。